Малая инновационная компания создала уникальный сверхтвердый материал и вышла на рынки России и Китая с металлорежущим инструментом нового поколения. Освоив сегмент общего машиностроения, российские инноваторы нацелились на мировой авиапром
Рисунок: Константин Батынков
Российской компании «Микробор» всего десять лет от роду, но она уже стала признанным технологическим лидером в области инструментальных материалов. Созданный компанией сверхтвердый и одновременно прочный композит способен резать самые твердые конструкционные сплавы на высокой скорости. Для целого ряда задач в металлообработке альтернативы ему просто нет.
Будущий лидер был создан практически на пустом месте: в основе компании — технология пробирочного уровня, обнаруженная среди заделов одного из НИИ советской прикладной науки. История «Микробора» показывает, что вырастить технологического лидера с нуля — не такая уж неподъемная задача. Критические ресурсы для подобного проекта — предпринимательский и финансовый. Если сильным менеджерам с техническим бэкграундом своевременно предоставлять инвестиции в объеме, достаточном для стартового рывка и в развитии корневой технологии, и в развитии рынка, производство «микроборов» вполне можно поставить на поток.
Лучший в мире порошок
Все началось с пакетика подозрительного желтого порошка, который однажды принесли Александру Тимофееву. Это был кубический нитрид бора (КНБ) — соединение бора с азотом, которое в результате специальной обработки приобретает твердость, сопоставимую с твердостью алмаза (см. «Сверхтвердый и инертный» [1]).
Кубический нитрид бора научились синтезировать еще в середине прошлого века. Однако в пакетике содержался не простой КНБ, а «лучший в мире» — именно так заявили Тимофееву. Кристаллы этого КНБ помимо высокой твердости обладали еще и высокой прочностью и сохраняли эти свои важнейшие свойства вплоть до 1500°С — верхней границы существования кристаллической формы КНБ. Ко всему прочему, технология синтеза этого суперпорошка, разработанная в советское время в Минском НИИ физики твердого тела и полупроводников, была дешевле аналогов.
У Александра Тимофеева в то время уже было три бизнеса, связанных с импортом и производством профессиональной аудиотехники, а также с девелопментом. Нитрид бора, даже продвинутый, был ему, казалось бы, «не в тему». Однако дало о себе знать техническое образование (Тимофеев учился в МФТИ): он понял, что на базе лидирующей технологии можно создать инновационный продукт с серьезным рыночным потенциалом — металлорежущий инструмент нового поколения. На тот момент инструмент из КНБ применялся в мировой индустрии металлообработки уже лет пятнадцать, однако использовали его только для высокоточной финишной обработки. Для основной операции, черновой резки металла, он был слишком хрупким. А из минского КНБ, с его высокой прочностью и термостойкостью, можно было попытаться сделать материал, способный именно резать — резать самые твердые стали и сплавы, и делать это быстро.
Александр Тимофеев, соучредитель и генеральный директор компании «Микробор», обеспечил доводку «пробирочной» технологии до лидирующего на рынке инновационного продукта
Фото: Олег Слепян
Александр Тимофеев решает «вложиться в порошок» и в 2000 году запускает четвертый бизнес-проект, который вскоре становится основным, — создает компанию «Микробор» совместно с Валерием Ткаченко, через которого и пришел «лучший в мире» КНБ. На деньги, заработанные Тимофеевым в других бизнесах, партнеры оборудовали в Москве, на территории РНЦ «Курчатовский институт», лабораторию и опытное производство. Почти год ушел на то, чтобы с помощью минских специалистов освоить технологию изготовления суперпорошка и развить ее от пробирочной до полупромышленной — научиться получать десятки тысяч карат КНБ стабильного качества.
Постановкой техпроцессов занимался Валерий Ткаченко, технический директор стартапа, а Александр Тимофеев сосредоточился на изучении рынка и обнаружил две формирующиеся ниши, для которых выдающиеся свойства теперь уже российского КНБ должны были представлять особую ценность. Во-первых, возник спрос на металлообрабатывающий инструмент из сверхтвердых материалов. «С начала девяностых в мировой машиностроительной индустрии постоянно увеличивается доля твердых конструкционных материалов. Это продиктовано тем, что рынок требует все более длительных гарантийных сроков эксплуатации техники. А для обработки твердых материалов нужен сверхтвердый инструмент, — объясняет Тимофеев, генеральный директор «Микробора». — Поэтому возникла большая потребность в новых инструментальных материалах».
Вторым трендом, формировавшим рынок для микроборовского КНБ, был наметившийся переход к высокопроизводительной обработке. «В развитых странах при расчете себестоимости детали стали учитывать не только расходы на инструмент, а всю совокупность: станок — технология — инструмент. Оказалось, что если вы возьмете дорогой высокопроизводительный станок и дорогой высокопроизводительный инструмент, то на деталь вы потратите существенно меньше, чем если будете медленно работать дешевым инструментом, — рассказывает Александр Тимофеев. — Поэтому при выборе инструмента одним из главных факторов стала его производительность».
Объем мирового рынка инструмента для обработки металлов резанием на тот момент оценивался в 9,6 млрд долларов. Доля инструмента из «классического» КНБ из-за узости его применения составляла от силы 3–4%.
Лучший в мире инструмент
Чтобы выйти на этот рынок, нужно было создать на основе «лучшего в мире КНБ» композитный материал, который унаследовал бы высокую прочность и высокую термостойкость исходного порошка. Под эту задачу потребовалось сформировать в компании R&D-подразделение и провести полномасштабную НИОКР. «Наш главный инженер Владимир Салтыков пришел из ВНИИ “Алмаз”. Главный технолог Михаил Андрианов всю жизнь работал в системе Минэлектронпрома, он специалист по керамике», — Валерий Ткаченко рассказывает, как собирали техническую часть команды проекта.
Эта команда сумела объединить лучшие наработки советской инженерной школы композитов (рецептуру связующих добавок, катализаторы и др.) с хорошо зарекомендовавшими себя западными технологическими подходами. На Западе микроборовцы позаимствовали, в частности, технологию подготовки шихты (своего рода теста) перед спеканием композита. Все техпроцессы реализовали на сравнительно дешевом отечественном оборудовании, добавив собственные инновации. Особая гордость инженеров «Микробора» — оригинальное техническое решение, позволившее перед спеканием активировать поверхность составляющих шихту порошков (см. «КНБ в шоколаде» [2]).
Монолитные режущие вставки длительное время работают в экстремальных условиях и режут самые твердые стали и сплавы на глубину до 7 мм
Фото предоставлено компанией «Микробор»
Потратив за три года 3,5 млн долларов, команда разработала технологию изготовления композита, который отличался уникальным сочетанием высокой твердости и высокой прочности. По термостойкости ему тоже не было равных среди использовавшихся до сих пор инструментальных материалов.
В 2004 году «Микробор» начал изготавливать из этого уникального композита металлорежущий инструмент, точнее, режущие вставки размером около сантиметра, которые затем крепились к массивным стальным державкам. Этот инновационный инструмент, выделявшийся среди аналогов высокой ударостойкостью и высокой скоростью резания (например, по закаленной стали — до 500 м/мин), открыл новую эру в металлообработке — им можно резать закаленные и жаропрочные стали, твердые чугуны и т. д. на новом уровне производительности. «Нашим инструментом можно резать и растачивать любые твердые материалы. Все стадии обработки детали — и черновые, и чистовые — выполняются одним инструментом, менять режущую вставку не нужно. Это существенно экономит машинное время и повышает производительность обработки. Все операции ведутся на высокой скорости и без дорогостоящей, канцерогенной и трудно утилизируемой охлаждающей жидкости», — перечисляет достоинства инновационного продукта Александр Тимофеев. С таким суперпредложением инноваторы пробивались на рынок целых четыре года.
Сначала микроборовцы предложили свой инструмент отечественным машиностроительным предприятиям. Но быстро поняли, что в России никто не заинтересован осваивать их инновацию. Промышленников не прельстила даже возможность снизить себестоимость производства деталей на треть — за счет значительного сокращения времени, необходимого для обработки каждой детали, и отказа от охлаждающей жидкости. «У нас был такой показательный случай: мы приехали на крупный машиностроительный завод, продемонстрировали все возможности инструмента, выходим в курилку, а мастер нам говорит: “Ребята, уезжайте скорее или вас сейчас будут бить”, — вспоминает Александр Тимофеев. — Выяснилось, что у них оплата начисляется не за количество обработанных деталей, а за потраченное время. И если рабочий сделает дневную норму за час, деньги он получит тоже только за час. Пришлось уходить оттуда огородами».
Единственным серьезным клиентом «Микробора» в этот период стал Западно-Сибирский металлургический комбинат. С помощью нового инструмента заводчане стачивали с валов прокатных станов наклеп — остатки металла, застывающие на валах после проката раскаленных листов.
В 2005 году «Микробор» попытался прорваться на рынок Германии — предложить возможности своего инструмента самому мощному машиностроительному кластеру Евросоюза. Там наши инноваторы наткнулись на препятствия ментального и политического плана. Они долго и безуспешно добивались, чтобы их композит хотя бы просто протестировали. «Ударостойкий композит из КНБ? Такого не бывает. Не морочьте нам голову!» — немцы даже мысли не допускали, что кто-то мог продвинуться дальше их в сфере машиностроения.
Прорыв на Восток
В 2007 году микроборовцы решили попытать счастья на Востоке — в Китае. И оказались в нужном месте в нужное время. «Китайцам продали огромное количество высокопроизводительных станков, они их скопировали и сейчас уже свои станки неплохие выпускают. А технологий производства инструмента для этих станков им никто не передал. Поэтому инструмент приходилось покупать на Западе, — описывает ситуацию Александр Тимофеев. — Объем китайского инструментального рынка, по нашим оценкам, составлял в то время более миллиарда долларов».
На китайском рынке продукт «Микробора» оказался вполне конкурентоспособным: по техническим параметрам режущие вставки из инновационного композита на голову превосходили западные аналоги, а по цене были дешевле (одна микроборовская режущая вставка стоит от 30 до 300 долларов в зависимости от типа и размера). «Если в России мы продавали десятками штук, то в Китае счет сразу пошел на тысячи», — рассказывает Александр Тимофеев.
Когда пошли массовые продажи, финальную технологическую операцию в изготовлении инструмента — шлифовку пластин-заготовок из инновационного композита — пришлось отдать на аутсорсинг китайским подрядчикам. «Мы пытались найти партнера в России, но оказалось, что компаний, у которых есть специализированные станки, способные шлифовать сверхтвердые материалы, в России нет как класса, — говорит Александр Тимофеев. — В Китае таких станков тоже нет, но там есть сотни терпеливых китайцев, которые вручную шлифовали для нас тысячи пластин в месяц».
В Китае микроборовцы не только заработали наконец на своей инновации, но и поняли, как модифицировать продукт, чтобы в четыре-пять раз расширить его потенциальный рынок. «Выяснилось, что областей, где нужен монолитный инструмент, способный работать в тяжелых условиях и резать очень глубоко — на 3–7 миллиметров, совсем немного. Это очень узкий сегмент рынка, — рассказывает Тимофеев. — Гораздо больше областей, где тоже нужно резать быстро, но не так чудовищно тяжело — срезать всего доли миллиметра. В таких ситуациях оптимальнее применять более дешевый напайной инструмент, у которого из композита изготовлен только режущий уголок, а остальное — основа из обычного твердого сплава».
Чтобы соединить основу и композит из КНБ — материалы, существенно отличающиеся друг от друга по физико-химическим свойствам, — требовалось приобрести специальное оборудование и подобрать особые режимы пайки. Средства на этот проект компания рассчитывала получить от только что созданного Московского венчурного фонда — «Микробору» было обещано 110 млн рублей в течение двух лет. Этих денег инноваторам должно было хватить и на то, чтобы создать напайной инструмент, и на то, чтобы расширить объемы производства композита — продажи в Китае росли такими темпами, что дефицит мощностей ощущался уже достаточно остро.
Намертво припаивать крошечный уголок из композита к основе микроборовцы научились за полгода. Эту операцию тоже пришлось отдать на аутсорсинг «терпеливым китайцам» — в России не нашлось никого, кто мог бы делать пайку быстро и качественно. Теперь «Микробор» предлагал рынку два типа инструмента — монолитный и напайной. С таким пакетным предложением компания рассчитывала в Китае довести объем продаж до 3–4 млн долларов в год, а в России, где к тому времени машиностроительная отрасль заметно оживилась и инструмент пошел на ура (продажи увеличились в пять-семь раз), — стать лидером в нише инструмента из КНБ.
И тут «Микробору» поставили подножку: управляющая компания, распоряжавшаяся средствами Московского венчурного фонда, отказалась продолжать инвестирование (к тому моменту «Микробор» получил около половины обещанной суммы, и все эти деньги уже были вложены в новый продукт, в раскрутку рынка и в расширение производства). Таким образом, летом 2008 года, как раз накануне мирового финансового кризиса, «Микробор» оказался без средств к существованию.
И тут Тимофееву пришла в голову мысль попросить денег у «Роснано». Это был верный ход: общение с госкорпорацией подвигло инноваторов создать второе поколение композитного материала и тем самым упрочить свое технологическое лидерство.
Хвосты, за которые дают миллионы
До этого момента микроборовцы использовали для производства композита только микропорошок КНБ — кристаллы размером 1–6 мкм, а нанопорошок, доля которого в синтезированном ими КНБ доходила до 30%, отсекали. Для них он был чем-то вроде отходов, в компании их называли хвостами. Когда эксперты «Роснано» спросили инноваторов, имеют ли они хоть какое-то отношение к «нано», те присмотрелись к хвостам повнимательнее. И обнаружили, что «отходы» представляют собой весьма ценное сырье. «Везде в мире наноКНБ — это результат помола более крупных фракций. Берут кристаллы микронных размеров и мелют в специальной мельнице. Но если сломать кристалл, осколки из-за возникших линий напряжения окажутся гораздо менее прочными, чем исходный кристалл, — объясняет Александр Тимофеев. — А по нашей технологии, как выяснилось, можно сразу синтезировать нанокристаллы размером от 20 до 200 нанометров». Это открытие стало началом нового этапа в развитии ключевой технологии компании.
Инструмент «Микробора» режет закаленную сталь со скоростью до 500 м/мин
Фото предоставлено компанией «Микробор»
Уже через месяц инженерам «Микробора» удалось изготовить первую опытную партию композитного материала из наноразмерного порошка КНБ. Так родилась новая технология, кардинально отличавшаяся от той, по которой работали с микропорошком. Нанокомпозит отнесли коллегам в Курчатовский институт — измерить микротвердость, основной параметр инструментального материала. «Они, бедолаги, четыре раза перемеряли — думали, прибор сломался. Потому что были уверены, что такого не может быть — микротвердость нашего композита оказалась 7200 килограмм-сил на квадратный миллиметр, при том что у всех известных разновидностей композитов из КНБ этот параметр варьируется от 3200 до 4000 килограмм-сил на квадратный миллиметр», — рассказывает Александр Тимофеев.
«Новый наноматериал сохранил прочность и термостойкость на том же уровне, что и у композита, изготовленного из микропорошка КНБ, а по твердости совершил качественный скачок — его твердость в два раза выше, чем у всех существующих аналогов», — подчеркивает Валерий Ткаченко.
Режущие вставки, изготовленные из нанокомпозита, сохранили ударостойкость, присущую микроборовскому инструменту предыдущего поколения, а их износостойкость выросла в семь раз и стала в три-четыре раза выше, чем у лучших аналогов. За счет этого инструмент из нанокомпозита способен резать даже те материалы, которые раньше резке вообще не поддавались. Его рыночный потенциал — минимум 10% мирового рынка инструмента из КНБ, объем которого к сегодняшнему дню достиг 2 млрд долларов.
С такими результатами инноваторы быстро получили принципиальное согласие «Роснано» поддержать их «наноинструментальный проект». Но реальных денег пришлось ждать еще целый год. За этот год, сидя месяцами без зарплаты, специалисты «Микробора» довели технологию изготовления нанокомпозита от опытной до серийной. В итоге к моменту прихода инвестиций от «Роснано» компания технологически была полностью готова перейти к производству инструмента из нанокомпозита.
В декабре 2009 года госкорпорация вложила в капитал «Микробора» 234 млн рублей и еще 440 млн рублей предоставила компании в качестве проектного кредита на семь лет.
Швейцарский робот для российских инноваторов
Полученные от госкорпорации средства пошли в первую очередь на перевооружение опытно-промышленной площадки в Курчатовском институте и превращение ее в производство полного цикла. Так, для шлифовки нанокомпозита «Микробор» заказал швейцарской фирме Agathon полностью автоматизированный четырехкоординатный шлифовальный центр. Швейцарцы, изрядно попотев, сделали под сверхтвердый микроборовский материал индивидуальную модель — станок с усиленными элементами конструкции, усиленным манипулятором и специальными абразивными кругами. Стоит этот спецробот без малого миллион евро.
С запуском нового производства (это произойдет в декабре 2010 года) «Микробор» откажется от китайского аутсорсинга и перестанет нести убытки из-за «человеческого фактора» — «терпеливые китайцы» частенько генерят до 20% брака. «С новым высокопроизводительным оборудованием мы сможем осуществлять все операции на одной площадке: и синтез порошка, и изготовление композита, и лазерную резку заготовок, и пайку режущих уголков, и высокоточную шлифовку, — подчеркивает Александр Тимофеев. — За счет этого мы сократим цикл производства инструмента с нескольких недель до нескольких часов». Ускорив технологический цикл в десятки раз, «Микробор» рассчитывает успеть за спросом, который, благодаря в том числе активной помощи «Роснано», за последний год вырос в восемь-десять раз.
Напайные режущие вставки предназначены для ситуаций, когда нужно резать быстро, но не очень глубоко — срезать доли миллиметра
Фото предоставлено компанией «Микробор»
Сейчас у компании уже более двухсот клиентов в России и СНГ — УАЗ, Электростальский завод тяжелого машиностроения, МАЗ, «Волгабурмаш» и др. Инструмент из наноКНБ дал этим предприятиям возможность делать то, о чем раньше они даже не мечтали.
К примеру, пермская компания «Новомет», ведущий российский производитель погружных нефтяных наносов (см. «Нефтянка садится на порошок» [3] в «Эксперте» № 8 за 2009 г.), получила возможность резать сплавы на основе карбида вольфрама и кобальта. «Сверхтвердые вольфрамовые сплавы используются для самых ответственных узлов погружного насоса. Их надежность должна быть очень высокой: если что-то выйдет из строя, убытки от подъема всего насосного оборудования из скважины будут исчисляться миллионами долларов, — говорит Александр Тимофеев. — До нашего инструмента все сплавы из карбида вольфрама и кобальта обрабатывались только шлифовкой — ни один инструмент физически не мог их резать».
Уралвагонзаводу инструмент «Микробора» позволил в десять с лишним раз ускорить процесс обработки броневых сталей. «Некоторые элементы военной техники делают из особой стали, обладающей эффектом упрочнения — в том месте, где на нее оказывается воздействие, например попадает осколок, возникает локальное упрочнение. Обрабатывать такую сталь очень тяжело — шлифовка одной детали раньше занимала несколько часов, — рассказывает Тимофеев. — А наш инструмент эту сталь режет и справляется всего за двадцать минут».
До конца 2010 года «Микробор» рассчитывает реализовать 10 тыс. единиц «наноинструмента» в Китае и более 5 тыс. в России. По итогам года оборот компании достигнет 1 млн долларов.
Не потерять «чемпиона»
Темпы роста продаж в Китае и в России говорят о том, что рынок дозрел до инструмента XXI века и «Микробору» пора выходить на серьезные объемы производства. Для этого во Владимире сейчас строится производственный комплекс стоимостью 400 млн рублей. Он рассчитан на выпуск сотен тысяч единиц инструмента в год. «Это будет первое в мире производство инструмента из наноКНБ в промышленных объемах, оснащенное самым современным оборудованием. Таким образом, мы будем обладать лучшей технологией, лучшим оборудованием и лучшим продуктом», — подчеркивает Александр Тимофеев. Так участие системного инвестора в лице «Роснано» положило начало новой отрасли отечественного хайтека.
Запуск завода запланирован на конец 2011 года. Новые мощности позволят «Микробору» не только закрыть потребности России и Китая, но и выйти в Европу и США. На мировом рынке компания намерена освоить в первую очередь самый массовый сегмент — общее машиностроение.
Следующая ниша, на которую нацелились наши инноваторы, — мировой авиапром. Специально для производителей авиакомплектующих «Микробор» сейчас готовит модификацию нанокомпозита, способную резать титан. «Титан — очень твердый и в то же время очень пластичный материал. Когда его пытаются резать, он разогревается и тянется за фрезой. Если повысить скорость фрезерования, титан начинает гореть, и на его поверхности образуется дефектный слой. Это огромная проблема для всех авиастроителей, ведь титан — основной конструкционный материал для авиационной и космической техники, — говорит Александр Тимофеев. — Мы сейчас разрабатываем особый сорт композита из наноКНБ, который не тянет титан, а именно режет. Последние испытания показали, что скорость резания удалось поднять в десять раз, и титан при этом не горит. Для авиапрома это революционный результат, других решений, которые позволяют обрабатывать титан с такой скоростью, не существует».
Второму поколению микроборовского инструмента, судя по всему, не придется прокладывать себе путь к потребителю годами. Ситуация на рынке сейчас прямо противоположна той, что была в 2005 году. За российской инновацией уже выстроилась очередь: многие именитые западные фирмы, например Technicut, инжиниринговый партнер Rolls-Royce и EADS, стремятся первыми заполучить инструмент, дающий преимущество на рынке. Продажи революционного инструмента для резки титана «Микробор» планирует начать летом 2011 года. К концу того же года компания рассчитывает увеличить оборот до 5 млн долларов.
Можно утверждать, что в России создан высокотехнологичный бизнес, встроившийся в один из самых горячих мейнстримов мирового НТП (наноматериалы с принципиально новыми свойствами) и намного опередивший мировой уровень. Именно такой качественный хайтек нам сейчас особенно необходим, чтобы сформировать сколько-нибудь заметный высокотехнологичный кластер нашей экономики. Поэтому уже сегодня следует задуматься о том, к кому перейдет контроль над этим ценным активом через пять лет, когда «Роснано» захочет выйти из проекта. Среди первых претендентов на выкуп принадлежащих «Роснано» 49% «Микробора» — крупнейшие инструментальные корпорации мира. Чтобы не потерять перспективный бизнес, нам нужна солидная национальная машиностроительная компания, готовая стать совладельцем мирового технологического лидера.
.jpg)
.jpg)
